Шоба В.А. Экология. Задачи и упражнения

Подождите немного. Документ загружается.

ВАРИНАТ 3

Задача. Расчет выбросов вредных веществ с выхлопом

двигателей автотранспорта

Рассчитать выбросы вредных веществ с выхлопом двигателей

автотранспорта фирмы "А", которые служат основой для исчис-

ления сумм выплат за загрязнение окружающей среды. Опреде-

лить максимальные разовые и валовые выбросы (табл. 3.1).

3.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Автохозяйство фирмы размещается в помещении закрытой

отапливаемой автостоянки и включает:

– грузовые автомобили с карбюраторным ДВС грузоподъем-

ностью до 6т: ЗИЛ-130 – 1 ед.;

– ГАЗ 33021 "Газель" – 3 ед., ЗИЛ-157 – 1 ед.;

– грузовые автомобили с дизельным ДВС грузоподъемностью

свыше 6 т: МАЗ-53363 – 2ед., Урал-5557 – 2 ед.

При расчете выбросов рассматриваются пять загрязняющих

веществ:

– оксид углерода СО;

– углеводороды СН;

– оксиды NO

;

– сажа;

– соединения свинца Pb.

Т а б л и ц а 3.1

Удельные выбросы загрязняющих веществ на один автомобиль

При прогреве ДВС, г При въезде, выезде, г/км

Грузоподъ-

емность

СО СН NO Сажа

Pb CO CH NO Сажа

До 6 т (к) 27,2 4,4 0,3 – 0,07 47,4

8,5 1,0 – 0,327

Свыше 6 т (д)

4,4 0,55 1,5 0,06 – 5,1 0,9 2,7 0,2 –

3.2. МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ

Максимальный разовый выброс вещества (G):

(

)

пр

1,3M1,1M

г/сек,

LLn

+⋅⋅

= (3.1)

где: n – количество одновременно работающих автомобилей на

территории автостоянки; t

= 3,4 мин – время разъезда автомоби-

лей (при скорости проезда по территории 5 км/час).

Годовой валовый выброс загрязняющих веществ (М) одним

автомобилем:

М = Д×(М

пр

+ МL × L)× 0,000001, т/год. (3.2)

Годовой валовый выброс загрязняющих веществ автомобиля-

ми парка каждой группы (М

∑

(М

∑

) = N×Д×(М

пр

+ МL × L)× 0,000001, т/год,

где: N – количество автомобилей в парке, шт., каждой группы;

Д = 250 – количество рабочих дней в году; М

пр

– удельный вы-

брос вещества при прогреве и на холостом ходу; ML – удельный

выброс вещества при въезде, выезде; L = 0,112 – пробег по терри-

тории предприятия одного автомобиля в день при выезд-въезде.

Так как стоянка закрытая и отапливаемая, то расчет выполня-

ется для теплого периода года.

Принимаем, что при въезде и выезде в помещении стоянки с рабо-

тающим двигателем находится не более двух единиц транспорта.

Упражнение

• Спрогнозируйте, какой может быть Ваша собственная жизнь

в возрасте 25, 45, 65 лет с учетом возрастной структуры совре-

менного населения той страны, в которой Вы живете. Как это

может отразиться на Вашей карьере или планах относительно

количества детей в Вашей семье?

• Объясните, почему использование электроэнергии для ото-

пления дома и обеспечения бытовых потребностей в горячей воде

обходится дорого и ведет к большим потерям энергии. Какие за-

дачи наиболее рационально решать с помощью электроэнергии?

• С помощью первого и второго закона термодинамики объяс-

ните, почему в конце концов станет необходимым построение

даже не общества безотходного производства, а природосбере-

гающего общества?

ВАРИАНТ 4

Задача. Расчет выбросов загрязняющих веществ

от автозаправочной станции (АЗС)

Рассчитайте выбросы углеводородов от АЗС ОАО "Х" при за-

полнении резервуаров (М

СН

) и максимально разовый выброс

), а также валовый выброс улеводородов (М

СН

) и максималь-

но разовый выброс (G

) при заправке топливных баков автомо-

билей.

4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Значения произведенных выбросов вредных веществ необхо-

димы предприятиям для следующих целей:

– для технико-экономического обоснования новых технологи-

ческих процессов с учетом потерь народного хозяйства от загряз-

нения окружающей среды и получения минимального количества

отходов;

– для составления прогнозов по количеству промышленных

выбросов и разработки стратегии их снижения;

– для определения удельных капитальных вложений и экс-

плуатационных расходов на мероприятия по охране окружающей

среды от загрязнения;

– для определения потерь народного хозяйства от загрязнения

окружающей среды промышленными выбросами при производ-

стве единицы продукции и учета их в ценообразующих факторах.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха

на автозаправочной станции являются резервуары с нефтепро-

дуктами при их заполнении и топливные баки при их заправке.

4.2. МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ

4.2.1. Валовый выброс углеводородов M

СH

определяется по

формуле:

= (n

∙m

+ n

∙m

+ n

∙m

+ n

∙m

)∙10

-3

, т/год, (4.1)

где n

, n

– нормы естественной убыли нефтепродуктов первой

группы при приемке, хранении и отпуске в осенне-зимний и ве-

сенне-летний период, кг/т; m

, m

– количество нефтепродуктов

первой группы, реализуемое в каждый период, т; n

, n

– нормы

естественной убыли нефтепродуктов пятой группы при приемке,

хранении и отпуске в осенне-зимний и весенне-летний период,

кг/т; m

, m

– количество нефтепродуктов пятой группы, реали-

зуемое в каждый период, т.

Максимально разовый выброс углеводородов G

опреде-

ляется только в весенне-летний период при сливе нефтепродук-

тов первой группы из автоцистерн в резервуар по формуле:

слива

г/с,

= (4.2)

где С

– концентрация углеводородов в выбросах газовоздушной

смеси при заполнении резервуара в весенне-летний период неф-

тепродуктами првой группы,

= 200 г/м

;

V – количество топлива, м

;

слива

– время слива, сек.

cл1

– слив с помощью насоса, сек.

сл2

– слив самотеком, сек.

Т а б л и ц а 4.1

Значения V, t

сл1

и t

сл2

для автомобилей цистерн АЦТСВ

и прицепа-цистерны ПЦ, предназначенных для перевозки

нефтепродуктов

Наименование V, м

сл1

, сек t

сл2

, сек

АЦ–4,2–53А

АЦ–4,2–130

ТСВ–6

ПЦ–5,6–817

4,2

6,5

5,6

600

–

1020

1560

1200

Нормы естественной убыли нефтепродуктов определяются по

табл. 4.2.

Т а б л и ц а 4.2

Нормы естественной убыли нефтепродуктов при приемке,

хранении и отпуске на АЗС, кг/т

Климатическая зона

Тип

резервуара

Груп-

па

нефте-

про-

дуктов

осенне-

зимний

период

весенне-

летний

период

осенне-

зимний

период

весенне-

летний

период

осенне-

зимний

период

весенне-

летний

период

Наземный

Стальной

0,38

0,02

0,60

0,02

0,54

0,03

0,99

0,03

0,72

0,03

1,05

0,03

Наземный

стальной

с понтоном

1 0,15 0,30 0,27 0,40 0,40 0,56

Заглуб-

ленный

0,23

0,01

0,30

0,02

0,36

0,01

0,40

0,02

0,48

0,02

0,56

0,02

* Календарный год делится на два периода: осенне-зимний

(с 1 января по 31 марта включительно) и весенне-летний (с 1 ап-

реля по 30 сентября включительно).

Т а б л и ц а 4.3

Распределение нефтепродуктов по группам

Группа Наименование нефтепродуктов

Бензин автомобильный, ГОСТ 2084-77

Бензин автомобильный АИ-96 "Экстра", ОСТ 38019-75

Масло ЛМГ-10 (МГ-15В) ГОСТ 6794-75

Топливо дизельное кроме Зимнего и Арктического, ГОСТ 305-83

Топливо моторное для среднеоборотных и малогабаритных дизелей,

ГОСТ 1667-68

Топливо нефтяное для газотурбинных установок, ГОСТ 10433-75

Топливо печное бытовое ТБП, ТУ 38 101656-76

Топливо дизельное экспортное, ТУ 38001162-73

4.2.2. Валовой выброс углеводородов при заправке топ-

ливных баков автомобилей. Время слива топлива при заправке

баков автомобилей определяется по формуле:

мин,

= (4.3)

где V – общее количество топлива, реализуемого за год,

л. или м

; L – количество нефтепродуктов, реализуемых при за-

правке топливных баков в течение одной минуты, л/мин. или

/мин.

Количество углеводородов, выделяемых при заправке баков,

рассчитывается на основе уравнений:

= С

L, г/мин; (4.4)

СH

М , т/год.

1000000

⋅

= (4.5)

При этом максимальный разовый выброс равен:

г/сек.

G = (4.6)

4.3. Исходные данные для расчета выбросов из резервуаров

приведены в табл. 4.4.

Т а б л и ц а 4.4

Расчет выбросов углеводородов из резервуаров

Норма естест-

венной убыли,

кг/т

Количество

реализован-

ного топли

ва,

т/год

Наименова-

ние нефтеп-

родуктов

Груп-

па

Клима-

тиче-

ская

зона

Тип

резервуара

О–З В–Л О–З В–Л

Бензин

автомо-

бильный

1 2

Наземный

стальной

0,54 0,99 135 238

Топливо

дизельное

5 2

Наземный

стальной

0,03 0,03 950 542

Итого:

= 200 г/м

, V = 4,2 м

, t

слива

600 с.

Исходные данные для расчета количества углеводородов,

выделяемых при заправке топливных баков.

L = 10 л/мин. = 0,01 м

/мин.

4.4. Указания по выполнению работы

1. Изучите методику расчетов;

2. Выполните расчеты

3. Сделайте выводы.

Упражнение

* Объясните, каким образом вид может настолько изменить

местные условия, что сам исчезнет из данной экосистемы? Спо-

собен ли на такое человек в отношении самого себя?

• Действительно ли снижение выбросов вредных веществ в

России в период перехода к рынку привело к снижению загряз-

нения окружающей среды и воздействию на здоровье населения?

• С помощью закона сохранения вещества объясните, почему

рано или поздно нам необходимо построить общество, утилизи-

рующее отходы?

ВАРИАНТ 5

Задача. Расчет выбросов загрязняющих

веществ от котлов

* Рассчитайте валовой и максимально-разовый выбросы ды-

мовой трубы котельной производительностью 3618 Гкал.

*Сравните полученные результаты с нормативами ПДВ.

5.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Техногенные выбросы в воздушную среду насчитывают де-

сятки тысяч химических веществ. Однако наиболее распростра-

ненные "многотоннажные" загрязнители сравнительно немного-

численны. Это различные твердые частицы (пыль, сажа, дым),

окись углерода (СО), диоксид серы (SO

), окислы азота (NO и

), различные летучие углеводороды (СН

), соединения фос-

фора, сероводород (Н

S), аммиак (NH

), хлор (Cl), фтористый во-

дород (HF).

На предприятии "В" котельная оборудована тремя водона-

грейными котлами НР-18, один из которых постоянно находится

в резерве. Котельная работает в отопительном режиме и служит

для теплоснабжения помещений площадки, а также двух двух-

этажных жилых домов, не принадлежащих предприятию, распо-

ложенных за пределами площадки. Режим работы – отопитель-

ный период, теплопроизводительность котельной – 3618 Гкал.

Причиной выделения загрязняющих веществ является сжига-

ние в топках котлов каменного угля Кузнецкого бассейна. Выде-

ляются и выбрасываются дымовой трубой пыль SiO

(70 – 20 %),

ангидрид сернистый, углерода оксид, азота диоксид.

Пыли (аэрозоли из твердых частиц) могут быть различного

происхождения: производственные, биологические, вулканиче-

ские и др. Некоторые виды производственной пыли взрыво- и

пожароопасны, загрязняют окружающую среду, вызывают про-

фессиональные заболевания. ПДКмр = 0,300 мг/м

Ангидрид сернистый (SO

) – сернистый газ, двуокись серы –

бесцветный газ с резким удушающим запахом. Применяется в

производстве сульфитов натрия, концентрированной серной ки-

слоты, рефрижераторах, при отбеливании и консервировании.

Выделяется в атмосферу при сжигании топлива. В организм по-

ступает через органы дыхания, обладает раздражающим действи-

ем на слизистую оболочку глаз и верхних дыхательных путей.

При более сильном воздействии поражает легкие.

ПДКмр = 0,500 мг/м

Углерода оксид (СО) – окись углерода (угарный газ) бес-

цветный газ без вкуса и запаха, образуется везде, где создаются

условия для неполного сгорания углеродосодержащих веществ.

Отравления окисью углерода возможны в котельных, литейных

цехах, при испытании моторов, в гаражах, автобусах, на газовых

заводах, в шахтах, в быту при неправильном пользовании газо-

выми плитами и т.д. ПДКмр = 5,000 мг/м

. Поступает и выделяет-

ся из организма через органы дыхания в неизменном виде.

Азота диоксид (NO

) – диоксид (двуокись азота) – бурый ядо-

витый газ, обладающий характерным запахом. Пары двуокиси

азота ядовиты, их вдыхание вызывает сильное раздражение ды-

хательных путей и может привести к отравлению. ПДК

м.р.

= 0,085.

5.2. МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

5.2.1. Валовый выброс пыли определяется по формуле:

ТВ

= B·А

·f·(1 – Ч

), т/год, (5.1)

где В – расход топлива = 600 т/год; А

– зольность топлива на ра-

бочую массу = 14,3 %; f

Чз

– безразмерный коэффициент, значение

определяется в зависимости от типа топки и вида топлива:

– для топок с неподвижной решеткой и ручным забросом (для

каменного и бурого углей) f = 0,0023 (для данной задачи);

– для топок с неподвижной решеткой и пневмомеханическим

забрасывателем f = 0,0026;

– для топок с цепной решеткой и с забрасывателями пневма-

тическими либо механическими f = 0,0035;

– доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях = 0;

Максимально-разовый выброс определяется в следующей по-

следовательности:

– расход топлива (В) в самый холодный месяц (январь –

31 день) – 190т переводится в г/сек;

19010

70,9

г/сек;

31243600

⋅

⋅⋅

(5.2)

– максимально разовый выброс определяем по формуле 5.1.

Нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ), т/год.

пыль SiO

(70 – 20 %) – 2.0096

ангидрид сернистый (SO

) – 5.4014

углерода оксид (CO) – 28.3234

азота диоксид (NO

) – 5.6358

5.2.2. Валовый выброс SO

определяется по формуле:

SO2

= 0,02·В·S

·(1 – Ч'

SO2

)·(1 – Ч"

SO2

), т/год, (5.3)

где В – расход топлива = 600 т/год; S

– содержание серы в топ-

ливе на рабочую массу = 0,5; Ч'

SO2

– доля окислов серы, связы-

ваемых летучей золой топлива = 0,1; Ч"

SO2

– доля окислов серы,

улавливаемых в золоуловителе = 0;

Максимально-разовый выброс определяем по формуле (5.3),

используя величину В из формулы (5.2).

5.2.3. Валовый выброс СО определяется по формуле:

СОСО

0,001(1),

т/год,

100

МСВ=⋅⋅⋅− (5.4)

где С

СО

– выход окиси углерода при сжигании топлива;

СО

= q3·R·Q

, кг/т, (5.5)

где q

= 2 %– потери тепла вследствии химической неполноты

сгорания топлива; R = 1– коэффициент, учитывающий долю по-

тери тепла вследствии химической неполноты сгорания топлива;

– низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг,

для газа (МДж/м

). В практике Q

выражается в ккал/кг – твердое

топливо и в ккал/м

– газообразное топливо. Для перевода в МДж

необходимо ввести коэффициент 4,2·10

-3

ккал/кг

= 6030 ккал/кг·4,2·10

-3

= 25,326 МДж/кг, (5.6)

= 7 % – потери тепла вследствие механической неполноты сго-

рания топлива

Максимально-разовый выброс определяем по формуле (5.4),

используя величину В из формулы (5.2).